项目名称: 新型高性能、低成本Ti基固溶体氧化物电极材料开发与反应机制研究

项目编号: No.21503009

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 分析化学

项目作者: 尉海军

作者单位: 北京工业大学

项目金额: 22万元

中文摘要: 钠元素与锂元素化学性质相似,且储量丰富,因此室温钠离子电池(NIBs)在大规模储能领域很有吸引力。目前NIBs的研究重点是开发高性能电极材料。Ti基固溶体氧化物(Ti-SSOs)是一种新型电极材料,电化学性能优异且充放电曲线光滑。我们的前期研究已开发了不同结构的Ti/Ni、Ti/Co及Ti/Mn等二元Ti-SSOs,建立了Ti-SSOs材料研究体系。本研究拟在前期基础上,采用Fe、Mn等元素取代O3-型Ti/Ni正极与P2-型Ti/Co负极材料中的Ni与Co元素,实现Ti-SSOs材料的三元或四元固溶化并降低材料成本,结合表面改性进一步提高Ti-SSOs的电化学性能,深入研究Ti-SSOs的电化学反应机制,并探讨其充放电曲线光滑的原因。本项目的实施将开发新型高性能、低成本三元或四元Ti-SSOs,完善Ti-SSOs研究体系,对深入了解Ti-SSOs材料并推动其在NIBs上应用具有重要意义。

中文关键词: 二次电池;复合金属氧化物;充放电性能;电化学反应机理;表面处理

英文摘要: Sodium has similar chemical properties with lithium, and is abundant in the earth crust. Therefore, room temperature sodium-ion batteries (NIBs) have attracted great attention in the large-scale energy-storage field. Currently, one of the hot research topics of NIBs is developing electrodes with high performance. Ti-based solid solution oxides (Ti-SSOs) are novel electrodes for NIBs, presenting excellent electrochemical performance with smooth charge/discharge curves when these Ti-SSOs are used as cathode or anode in NIBs. We have previously developed Ti/Ni, Ti/Co and Ti/Mn binary Ti-SSOs with different crystalline structures, and established the Ti-SSOs electrode research system. Based on our previous research results, this study will research the element substitution of Ni and Co in O3-type Ti/Ni cathode and P2-type Ti/Co anode materials by Fe, Mn and so on, establish the ternary or quaternary Ti-SSOs with decreased materials cost, improve their electrochemical performance through surface modification, research the electrochemical reaction mechanism of Ti-SSOs deeply, and investigate the reasons for Ti-SSOs with smooth curves during charging and discharging processes. The implementation of this project will develop the novel ternary or quaternary Ti-SSOs with good electrochemical performance and low cost, consummate Ti-SSOs research system, and has important significance on understanding Ti-SSOs deeply and promoting the utilization of Ti-SSOs in NIBs.

英文关键词: Secondary batteries ;Complex metal oxides;Charge/discharge performance;Electrochemical reaction mechanism;Surface modification

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